DE1148997B

DE1148997B - Verfahren zur Entfernung und Verwertung des bei der Flammenspaltung von Kohlenwasserstoffen entstehenden Russes

Info

Publication number: DE1148997B
Application number: DEB52632A
Authority: DE
Inventors: Dr Rolf Platz; Dr Hugo Kroeper
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1959-03-26
Filing date: 1959-03-26
Publication date: 1963-05-22
Also published as: GB893504A

Description

Bei den Spaltverfahren von gasförmigen und/oder flüssigen verdampfbaren oder versprühbaren Kohlenwasserstoffen, z. B. Erdöl, mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen in der Gasphase zu Acetylen und Olefinen, ζ. B. Äthylen, neben Kohlenoxyd und Wasserstoff enthält das gebildete Krackgas mehr oder weniger große Mengen feinverteilten Rußes, z. B. etwa 15 g/Nm³. Diese Rußmenge kann bis zu 10% des umgesetzten Kohlenwasserstoffes betragen. Der entstehende Ruß vermindert daher als lästiges Nebenprodukt beträchtlich die Ausbeute an Acetylen und Äthylen aus den Kohlenwasserstoffen. Es sind verschiedene Verfahren zur Beseitigung des anfallenden Rußes ohne besondere Verwertung bekannt, z. B. die Verbrennung des Rußes mit Luft in einem speziellen Feuerraum. Bei Abtrennung des Rußes durch Auswaschen mit Wasser erhält man etwa lO°/oige Suspensionen, deren Viskosität die Handhabung erschwert. Eine Rußsuspension mit diesem Gehalt ist als Brennstoff nur brauchbar, wenn noch andere Brennstoffe zugesetzt werden.

Es wurde nun gefunden, daß man den bei der Flammenspaltung von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff zu ungesättigten Kohlenwasserstoffen in der Gasphase den entstehenden Ruß in einfacher Weise entfernen und im Verfahren selbst verwerten kann, wenn man den in den Spaltgasen enthaltenen Ruß in an sich bekannter Weise mittels flüssiger Kohlenwasserstoffe aus den Spaltgasen abtrennt und die entstehende Kohlenwasserstoff-Ruß-Suspension in einer Menge, die dem 3- bis 50fachen derjenigen Kohlenwasserstoffmenge entspricht, mit der der zugeführte Sauerstoff vollständig zu Kohlendioxyd und Wasser umgesetzt werden könnte, in einem Ölbrenner im Reaktionsraum zerstäubt.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 014 275 ist ein Verfahren zur thermischen Spaltung flüssiger Kohlenwasserstoffe unter Zuführung von Sauerstoff zu den zu spaltenden flüssigen Kohlenwasserstoffen und Abschrecken der heißen Reaktionsgase bekannt, bei dem man das bei der Verbrennung entstehende Gemisch aus Spalt- und Verbrennungsgasen mit den gleichen flüssigen Kohlenwasserstoffen abschreckt, die zur Spaltung eingesetzt werden. Der entstehende Ruß wird beim Abschrecken in der Abschreckungsflüssigkeit suspendiert und muß daraus durch einen zusätzlichen und schwierigen Arbeitsgang abgetrennt werden. Dies geht unter anderem aus der deutschen Auslegeschrift 1052 978 hervor, in der zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ein Verfahren beschrieben wird, bei dem man die Zuführung des Sauerstoffs oder der sauerstoffhaltigen Gase in den Spaltraum Verfahren zur Entfernung

und Verwertung des bei der

Flammenspaltung von Kohlenwasserstoffen

entstehenden Rußes

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik

Aktiengesellschaft,

Ludwigshafen/Rhein

Dr. Rolf Platz, Mannheim,

und Dr. Hugo Kröper, Heidelberg,

sind als Erfinder genannt worden

über der Oberfläche der flüssigen Kohlenwasserstoffe vornimmt, wobei der Sauerstoff so auf die Oberfläche gerichtet ist, daß durch die bei der Zündung entstehende Flamme ein Teil der an der Oberfläche b&- findlichen flüssigen Kohlenwasserstoffe verbrennt. Dadurch soll vermieden werden, daß der bei der Reaktion gebildete Ruß in die flüssigen Kohlenwasserstoffe übertritt. Der Hauptanteil des Rußes verbleibt bei diesem Verfahren in den Krackgasen. Bei beiden Verfahren muß der während der Spaltung entstehende Ruß entweder aus der Öl-Ruß-Suspension oder aus den gebildeten Spaltgasen nach mehr oder weniger aufwendigen Verfahren abgetrennt werden. Demgegenüber kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der Vorgang der Spaltung so gelenkt werden, daß nach Einstellung eines bestimmten Rußgehaltes in der Öl-Ruß-Suspension, der noch die Handhabung derselben erlaubt, kein zusätzlicher Ruß gebildet wird, als vielmehr der gesamte anfallende Ruß im Verfahren selbst und damit zur Gewinnung der Spaltwärme verwertet wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man eine 25°/oige Suspension im Gegensatz zu einer entsprechenden wäßrigen Suspension ohne weiteres handhaben. Die als Kühl- und Waschflüssigkeit für die Spaltgase benutzten Kohlenwasserstoffe, deren Rußgehalt ständig ansteigen würde, wird durch fortwährende Entnahme der Suspension und gleichzeitiger Ergänzung durch frische rußfreie Kohlenwasser-

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stoffe auf einem konstanten Rußgehalt-gehalten. Die Beispiel 1

abgezogene Ruß-Öl-Suspension wird dem Zerstäu- In einem mit Wasser gekühlten Mediumzerstäubungsbrenner zugeführt, der mit einem Teil oder dem bungsbrenner 12 mit einer Zweistoffdüse, werden gesamten zur Spaltung verwendeten Sauerstoff als stündlich 30 kg eine Öl-Ruß-Suspension mit einem Zerstäubungsmedium betrieben wird. ' .5 Rußgehalt von 25 Gewichtsprozent, die aus dem

Im allgemeinen wird der Zerstäubungsbrenner im Sammelbehälter 9 entnommen wird und über den Reaktionsraum so angeordnet, daß die Flammgase Kühler (Abhitzekessel) 10 mit einer Temperatur von

des Zerstäubungsbrenners mit den Flammgasen im 200° C in den Brenner eingeht, mit 100 Nm³ Sauerübrigen Reaktionsraum gemischt und dann zusam- stoff aus der Leitung 2 nach Aufheizen des letzteren

men der Abschreckzone zugeführt werden. io auf 600° C zerstäubt. Das Gemisch wird gezündet

Die Sauerstoffmenge, mit der der Zerstäubungs- und brennt im Flammenraum 4. Die heißen Spaltgase brenner betrieben wird, ist so bemessen, daß das werden mit 20 t je Stunde Öl-Ruß-Suspension aus Kohlenwasserstoff-Ruß-Gemisch im 3- bis 50fachen den Düsen 6 abgeschreckt und über Leitung 7 in die Überschuß, bezogen auf den dem Zerstäubungsbren- Waschvorrichtung 8 geführt. Die gereinigten Spaltner zugeführten Sauerstoff, vorhanden ist, d. h. 3- 15 gase verlassen über den Schlußkühler 13 die Anlage, bis 50mal mehr, als zur vollständigen Umsetzung des Man erhält 290 Nm³ je Stunde Spaltgase folgender Sauerstoffs zu CO₂ und H₂O nötig wäre. Zusammensetzung:

Die Abbildung gibt eine vorteilhafte Ausführungs- ' Volumprozent

form des Verfahrens wieder. Wasserstoff 23

Der Mischraum 1 dient zur Vormischung von vor- a° Kohlenoxyd 43 2

geheiztem Sauerstoff aus Leitung 2 und Ausgangs- Kohlendioxyd .............'.'.'.'.'.. 2o'

kohlenwasserstoff aus Leitung 3, der verdampft, gas- Methan 4 5

förmig oder flüssig eingeführt werden kann. Im Flam- Höhere kohlenwasserstoffe ........ 2

menraum 4 wird durch partielle Verbrennung ein Äthylen 3 6

Spaltgas erzeugt, das mehr oder weniger große Men- 25 Acetylen 2*2

gen an Acetylen, Äthylen und höheren Olefinen ent- Stickstoff, Schwefelwasserstoff '

halt. Im Mischraum 1 kann zur Erzeugung sehr _un(j ^w_0n 15

heißer Gase als Wärmequelle zusätzlich eine mit '

Brennstoffen unterhaltene Flamme brennen. Die hei- Innerhalb 10 Betriebsstunden steigt der Rußgehalt

ßen Spaltgase werden in der Abschreckzone 5 durch 3° der im Kreislauf geführten Suspension auf über 42

Einsprühen von flüssigen Kohlenwasserstoffen durch Gewichtsprozent an. Diese Öl-Ruß-Suspension ist

die Düsen 6 abgeschreckt, über die Leitung 7 einer nicht mehr tropfbar flüssig und ist daher nicht pump-

Waschvorichtung 8 zugeführt und mit dem gleichen bar. Die Führung der Suspension durch die Pumpe

Kohlenwasserstoff, wie er zur Abschreckung ver- 11 zu den Abschreckdüsen 6 im Flammenraum 4 ist

wendet wird, gewaschen. Aus dem Sammelbehälter 9 35 infolge der hohen Viskosität unmöglich geworden,

wird über einen Kühler 10 die gekühlte Kohlen- .

wasserstoff-Ruß-Suspension durch die Pumpe 11 Beispiel 2

zum Teil den Abschreckdüsen 6 und der Waschvor- In der im Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung

richtung 8 zugeführt, deren Sumpf auf einer Tempe- werden 100 Nm³ auf 600° C vorgeheizten Sauer-

ratur gehalten wird, die über dem Taupunkt des 40 stoffes stündlich mit 750 kg einer Öl-Ruß-Suspension

Wassers liegt. Zusätzlich wird aus dem Kreislauf eine mit einem Rußgehalt von 25 Gewichtsprozent in den

gewisse Menge der Kohlenwasserstoff-Ruß-Suspen- Flammenraum zerstäubt und in der Flamme umge-

sion abgezweigt und dem Brenner 12 zugeführt, in setzt.

dem die Suspension mit dem im Unterschuß ange- Die Spaltgase werden wie im Beispiel 1 mit 201 wandten Sauerstoff verbrannt wird. Die im Kreislauf- 45 je Stunde einer 200° C heißen Öl-Ruß-Suspension öl befindlichen Kohlenwasserstoffe werden durch abgeschreckt und auf dem gleichen Wege wie im Bei-Frischöl aus dem Tank 16 ergänzt. Aus dem mit einer spiel 1 aufgearbeitet. Aus dem Schlußkühler 13 erTemperatur, die oberhalb des Wassertaupunktes hält man 280Nm³ je Stunde eines Spaltgases der liegt, aus dem Wascher 8 austretenden Gas werden folgenden Zusammensetzung:

im Schlußkühler 13 flüssige Kohlenwasserstoffe und 50 Volumprozent

Wasser auskondeneiert. Diese fließen dem Abschei- Wasserstoff 27

der 14 zu, in dem das Wasser abgetrennt wird und _{v M} , _Α~

durch die Leitung 15 abfließt, während die Kohlen- iTT , ο

Wasserstoffe dem Sumpföl 8 zugeführt werden. ^oruenoioxya »

tt£ASTdAS^SSSSS " Höhf Koüenwairsiote ~"Z 2,_S

ist das Verfahren jedoch zur Entfernung und Ver- δ t«-?^Q 7

Wertung des anfallenden Rußes bei allen Flammen- ^ 1 f« V ü ' 'i Ί / «

spaltverfahren, soweit diese in der Gasphase arbeiten, ^SilckJf' Schwefelwasserstoff

geeignet. 60 ™dArgon 1,2

Bei der Spaltung flüssiger Kohlenwasserstoffe kann Bei dieser Arbeitsweise steigt der Rußgehalt der

man auch allein mit einem Brenner unter Wegfall Öl-Ruß-Suspension auf anfänglich 25 Gewichtspro-

der Mischkammer 1 arbeiten. zent auf 32 Gewichtsprozent an und bleibt danach

Die Abtrennung des Rußes aus den heißen Spalt- auch bei mehrwöchiger Betriebsdauer konstant. Bei

gasen, die mit einer Abschreckung verknüpft ist, kann 65 diesem Rußgehalt ist die Suspension tropfbar ,flüssig

auch auf beliebige andere Weise vorgenommen wer- und kann ohne Schwierigkeiten durch die Pumpen

den. Man kann z. B. die heißen Spaltgase durch fiüs- befördert und durch die Düsen im Flammenraum

sige Kohlenwasserstoffe leiten. verteilt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Entfernung und Verwertung des bei der Flammenspaltung von Kohlenwasserstoffen in der Gasphase mit Sauerstoff zu ungesättigten Kohlenwasserstoffen entstehenden Rußes, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Spaltgasen enthaltene Ruß in bekannter Weise mittels flüssiger Kohlenwasserstoffe aus den Spaltgasen abgetrennt wird und die entstehende Kohlenwasserstoff-Ruß-Suspension in einer Menge, die dem 3- bis 50fachen derjenigen Kohlenwasserstoffmenge entspricht, mit der der zugeführte Sauerstoff vollständig in Kohlendioxyd und Wasser umgesetzt werden könnte, in einem Ölbrenner im Reaktionsraum zerstäubt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rußgehalt der dem ölbrenner zugeführten Kohlenwasserstoff-Ruß-Suspension zwischen 5 bis 40 Gewichtsprozent beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1014 275,
052 978;
französische Patentschrift Nr. 1153 091.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen